雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的兩個(gè)密封環(huán)，即動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，其特征是：所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的端面上設(shè)有多個(gè)仿鳥翅膀形型槽，所述仿鳥翅膀形型槽為微米尺度的淺槽，所述仿鳥翅膀形型槽由仿尾羽形型槽和仿飛羽形型槽組成，所述的仿尾羽形型槽具有燕尾狀開叉的尾部，所述的仿飛羽形型槽大致呈具有粗端和尾尖端的牛角形，所述的仿尾羽形型槽橫列在所述的仿飛羽形型槽的粗端；每?jī)蓚€(gè)所述的仿鳥翅膀形型槽按照八字形構(gòu)成槽對(duì)，若干槽對(duì)沿圓周均勻排列成仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶，仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶開在所述的端面的高壓側(cè)；所述仿飛羽形型槽的深度沿氣流方向逐漸變淺。本實(shí)用新型具有適用雙向旋轉(zhuǎn)、開啟特性優(yōu)異、穩(wěn)定性好，抗磨損，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
【專利說明】雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可能產(chǎn)生雙向旋轉(zhuǎn)的流體機(jī)械的氣體潤滑端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，特別涉及一種氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，適用于各種壓縮機(jī)、泵和釜等旋轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)軸用的軸端密封裝置，特別適合于各種不同壓力、不同轉(zhuǎn)速的氣體介質(zhì)軸端密封，屬于機(jī)械端面密封【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
:
[0002]公知的雙向旋轉(zhuǎn)流體動(dòng)壓型槽端面機(jī)械密封，還存在一些不足之處，例如:美國專利公開了多種新型流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置(US5201531，US20020093141A1,US20070187904A1)、八字型螺旋槽端面密封(US6152452，US6655693)及端面設(shè)有潤滑介質(zhì)供給孔和/或分布槽的流體動(dòng)靜壓型端面密封(US7044470)，公開文獻(xiàn)典型的代表作也對(duì)流體動(dòng)靜壓型端面密封的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究(見《中國科學(xué).E輯一技術(shù)科學(xué)》，2007年第50卷第4期:pp448-453)，上述端面密封在設(shè)計(jì)上相比于單列螺旋槽流體動(dòng)壓型槽端面密封效果比較明顯，但是專利US5201531和US6152452兩者公布的結(jié)構(gòu)在機(jī)械密封啟動(dòng)瞬間潤滑介質(zhì)很難進(jìn)入端面，因此端面磨損不可避免；而專利US6655693和US7044470所公布的密封裝置要求密封系統(tǒng)的外圍供氣或供液壓力或流量非常精確，大大增加了密封的成本和維護(hù)難度；而US20070187904A1則要求對(duì)端面進(jìn)行繁復(fù)加工，其工作原理上欠明晰，相比于基于螺旋槽的雙向旋轉(zhuǎn)干氣密封則要復(fù)雜得多，實(shí)用性較差。專利US20020093141A1是一種新型干氣密封，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)成功投運(yùn)獲得推廣，至今仍然是世界最大密封制造商JohnCrane公司的拳頭產(chǎn)品(www.johncrane.com)。使用本實(shí)用新型基于仿生原理和流體潤滑理論，以飛鳥翼翅外形幾何結(jié)構(gòu)特征為借鑒，克服上述雙向旋轉(zhuǎn)干氣端面密封的不足，實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)的新型氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本實(shí)用新型要克服現(xiàn)有絕大多數(shù)氣體潤滑非接觸式機(jī)械密封技術(shù)在密封啟動(dòng)時(shí)端面引氣不及時(shí)、槽內(nèi)氣體壓力難以有效建立、端面開啟力過小或開啟不及時(shí)等難題引起的端面干磨損、密封穩(wěn)定性欠佳或抗干擾能力較差、密封使用壽命較短等現(xiàn)場(chǎng)問題，基于仿生原理和流體潤滑理論，以飛鳥翼翅外形幾何結(jié)構(gòu)特征為借鑒，提供一種開啟性能好、穩(wěn)定性好、能有效防止在啟動(dòng)和停車期間端面磨損的仿鳥翅膀形型槽端面密封，可滿足不同壓力和不同轉(zhuǎn)速操作條件的需求。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0005]雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的兩個(gè)密封環(huán)，即動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，其特征是:所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的端面上設(shè)有多個(gè)仿鳥翅膀形型槽，所述仿鳥翅膀形型槽為微米尺度的淺槽，所述仿鳥翅膀形型槽由仿尾羽形型槽和仿飛羽形型槽組成，所述的仿尾羽形型槽具有燕尾狀開叉的尾部，所述的仿飛羽形型槽大致呈具有粗端和尾尖端的牛角形，所述的仿尾羽形型槽橫列在所述的仿飛羽形型槽的粗端；所述的仿鳥翅膀形型槽之間有密封堰，所述端面未開槽環(huán)帶部分形成密封壩；每?jī)蓚€(gè)所述的仿鳥翅膀形型槽按照八字形構(gòu)成槽對(duì)，若干槽對(duì)沿圓周均勻排列成仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶，仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶開在所述的端面的高壓側(cè)；所述仿飛羽形型槽的深度沿氣流方向逐漸變淺。
[0006]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽依照端面上某一圓周對(duì)稱布置，形成一對(duì)蝴蝶狀型槽，所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶之間構(gòu)成環(huán)形次密封壩。
[0007]進(jìn)一步，所述的槽對(duì)中的兩個(gè)仿鳥翅膀形型槽可以是分離的，也可以是無縫連接的。
[0008]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶數(shù)目不少于兩個(gè)，沿徑向構(gòu)成兩級(jí)或多級(jí)密封時(shí)，最靠近高壓側(cè)的仿飛羽尾形型槽的尾尖端部分與高壓側(cè)連接并被截?cái)嘈纬蓪捯磉M(jìn)氣□。
[0009]進(jìn)一步，所述仿尾羽形型槽的形狀為尾羽翼形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
[0010]進(jìn)一步，所述仿飛羽形型槽的形狀為飛羽形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
[0011]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽的槽深為0.1?100 μ m，所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的分布數(shù)量為I?10。
[0012]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽的槽深優(yōu)選值為3?18 μ m ;所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的優(yōu)選數(shù)量為2?4。
[0013]本實(shí)用新型適用于各種不同壓力、不同轉(zhuǎn)速等操作條件下旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械轉(zhuǎn)軸用的軸端密封裝置。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1.采用仿鳥翅膀形型槽，氣流在型槽底部可建立均勻?qū)捰虻母邏悍植紖^(qū)，從而進(jìn)一步增大整個(gè)密封端面上的高壓區(qū)域和動(dòng)壓效應(yīng)，因此提高了端面開啟性能和抗干擾能力，降低了啟停期間端面磨損的概率，同時(shí)也可保證密封在正常操作條件下的穩(wěn)定開啟運(yùn)行。
[0016]2.采用仿尾羽形型槽與變深仿飛羽形型槽相結(jié)合的方式，并采用仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶沿密封端面的一級(jí)或二級(jí)乃至多級(jí)對(duì)置排列，在強(qiáng)化第一種優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還將顯著減少機(jī)械密封在正常運(yùn)行和擾動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間的泄漏，提高從而確保密封的穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命運(yùn)行。
[0017]3.采用從高壓側(cè)到低壓側(cè)型槽深度逐漸變淺的引流槽，使介質(zhì)得以順利流入密封端面之間，啟動(dòng)或停車期間提高了氣體泵入端面后的壓力值，從而有效防止端面磨損。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型分離型八字形仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型連接型八字形仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型分離型蝴蝶形仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本實(shí)用新型連接型蝴蝶形仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本實(shí)用新型徑向三級(jí)仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶端面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]參見圖1至圖5，雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，它包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，其特征是:所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的端面I上設(shè)有多個(gè)仿鳥翅膀形型槽，所述仿鳥翅膀形型槽為微米尺度的淺槽，所述仿鳥翅膀形型槽由仿尾羽形型槽3和仿飛羽形型槽2組成，所述的仿尾羽形型槽3具有燕尾狀開叉的尾部，所述的仿飛羽形型槽2大致呈具有粗端和尾尖端的牛角形，所述的仿尾羽形型槽3橫列在所述的仿飛羽形型槽2的粗端；所述的仿鳥翅膀形型槽之間有密封堰4，所述端面未開槽環(huán)帶部分形成密封壩5 ;每?jī)蓚€(gè)所述的仿鳥翅膀形型槽按照八字形構(gòu)成槽對(duì)，若干槽對(duì)沿圓周均勻排列成仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶，仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶開在所述的端面的高壓側(cè)；所述仿飛羽形型槽的深度沿氣流方向逐漸變淺。
[0024]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽依照端面上某一圓周對(duì)稱布置，形成一對(duì)蝴蝶狀型槽，所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶之間構(gòu)成環(huán)形次密封壩。
[0025]進(jìn)一步，所述的槽對(duì)中的兩個(gè)仿鳥翅膀形型槽可以是分離的，也可以是無縫連接的。
[0026]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶數(shù)目不少于兩個(gè)，沿徑向構(gòu)成兩級(jí)或多級(jí)密封時(shí)，最靠近高壓側(cè)的仿飛羽尾形型槽的尾尖端部分與高壓側(cè)連接并被截?cái)嘈纬蓪捯磉M(jìn)氣□。
[0027]進(jìn)一步，所述仿尾羽形型槽的形狀為尾羽翼形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
[0028]進(jìn)一步，所述仿飛羽形型槽的形狀為飛羽翼形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
[0029]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽的槽深為0.1?100 μ m，所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的分布數(shù)量為I?10。
[0030]進(jìn)一步，所述仿鳥翅膀形型槽的槽深優(yōu)選值為3?18 μ m ;所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的優(yōu)選數(shù)量為2?4。
[0031]本實(shí)施例的仿鳥翅膀形型槽由仿尾羽形型槽3和仿飛羽形型槽2無縫連接組成。
[0032]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的舉例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的兩個(gè)密封環(huán)，即動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，其特征是:所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的端面上設(shè)有多個(gè)仿鳥翅膀形型槽，所述仿鳥翅膀形型槽為微米尺度的淺槽，所述仿鳥翅膀形型槽由仿尾羽形型槽和仿飛羽形型槽組成，所述的仿尾羽形型槽具有燕尾狀開叉的尾部，所述的仿飛羽形型槽大致呈具有粗端和尾尖端的牛角形，所述的仿尾羽形型槽橫列在所述的仿飛羽形型槽的粗端；所述的仿鳥翅膀形型槽之間有密封堰，所述端面未開槽環(huán)帶部分形成密封壩；每?jī)蓚€(gè)所述的仿鳥翅膀形型槽按照八字形構(gòu)成槽對(duì)，若干槽對(duì)沿圓周均勻排列成仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶，仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶開在所述的端面的高壓側(cè)；所述仿飛羽形型槽的深度沿氣流方向逐漸變淺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿鳥翅膀形型槽依照端面上某一圓周對(duì)稱布置，形成一對(duì)蝴蝶狀型槽，所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶之間構(gòu)成環(huán)形次密封壩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的槽對(duì)中的兩個(gè)仿鳥翅膀形型槽可以是分離的，也可以是無縫連接的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿鳥翅膀形型槽環(huán)帶數(shù)目不少于兩個(gè)，沿徑向構(gòu)成兩級(jí)或多級(jí)密封時(shí)，最靠近高壓側(cè)的仿飛羽尾形型槽的尾尖端部分與高壓側(cè)連接并被截?cái)嘈纬蓪捯磉M(jìn)氣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿尾羽形型槽的形狀為尾羽翼形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿飛羽形型槽的形狀為飛羽翼形，其邊界型線可以為下列之一:螺旋線、圓弧線、直線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿鳥翅膀形型槽的槽深為0.1?ΙΟΟμπι，所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的分布數(shù)量為I?10。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙向旋轉(zhuǎn)氣體動(dòng)靜壓型機(jī)械密封的仿鳥翅膀形型槽結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述仿鳥翅膀形型槽的槽深優(yōu)選值為3?18 μ m ;所述仿鳥翅膀形型槽沿同一半徑方向從端面上的高壓側(cè)到低壓側(cè)的優(yōu)選數(shù)量為2?4。
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK204025686SQ201420439332
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】彭旭東, 江錦波, 白少先, 陳源, 李紀(jì)云 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)